[发明专利]一种人工冻结水分迁移模型的实验设备及实验方法

说明书

本发明公开了一种人工冻结水分迁移模型的实验设备及实验方法，实验设备包括加载装置、冷浴机和试验箱，试验箱包括第一冷浴板、第一侧板、第二侧板和多个第二冷浴板，第一冷浴板、第一侧板、第二侧板和各第二冷浴板作为侧壁构成放置土样的腔体，第一冷浴板和第二冷浴板设置有温控溶液通道；加载装置通过轴向力传感器向第一冷浴板传递力；实验设备包括水分温度传感器和位移传感器。冷浴机向第一冷浴板和各第二冷浴板输送温控溶液，控制温控溶液的温度，模拟复杂温度边界条件，第一冷浴板向土样施加压力，获得土样应力位移变化的数据。本发明可广泛应用于土样检测技术领域。

技术领域

本发明涉及土样检测技术领域，特别涉及一种人工冻结水分迁移模型的实验设备及实验方法。

背景技术

高放废物目前最佳的处置方案是存放在深500至1000m的高放废物处置库中，《放射性废物安全管理条例》规定高放废物地址处置的安全隔离期不得少于1万年。在长时间跨度中难以保证不出现自然或人为灾害导致核废料泄漏，因此拟采用冻结法冻结缓冲回填材料层对核素泄漏及时控制。

核废料具有放射性且在其衰变过程中会不断释放热量，因此相对于其他冻结法施工工况，高放废物处置库的冻结工况中的温度边界条件更为复杂。目前冻结实验多为单向冻结或恒定负温整体冻结，尚未见复杂温度边界条件模型实验装置，尤其是涉及核废料处置库冻结模型实验的实验装置。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种人工冻结水分迁移模型的实验设备及实验方法，所采用的技术方案如下：

本发明所提供的人工冻结水分迁移模型的实验设备包括加载装置、冷浴机和试验箱，所述试验箱包括第一冷浴板、第一侧板、第二侧板和多个第二冷浴板，所述第一冷浴板、所述第一侧板、所述第二侧板和各所述第二冷浴板作为所述试验箱的侧壁构成所述试验箱用于放置土样的腔体，所述第一冷浴板设置有温控溶液通道，所述第二冷浴板设置有温控溶液通道，所述冷浴机用于向所述温控溶液通道输送温控溶液；所述第一侧板与所述第一冷浴板相邻设置，所述第一侧板上设置有多个第一插孔，各所述第一插孔呈阵列分布；所述第二侧板与所述第一侧板相对设置；加载装置的动力源通过轴向力传感器向所述第一冷浴板传递力，所述第一冷浴板用于压实土样；实验设备包括水分温度传感器和位移传感器，所述水分温度传感器用于插入所述第一插孔，所述位移传感器用于检测所述第一冷浴板的位移。

本发明的某些实施例中，所述第一侧板可拆卸。

本发明的某些实施例中，所述试验箱包括多个第一安装部件，相对的两个所述第二冷浴板上分别设置有所述第一安装部件，所述第一安装部件用于安装所述第一侧板。

本发明的某些实施例中，所述第一安装部件包括第一固定部和第一卡固部，所述第一固定部用于与所述第二冷浴板固定，所述第一卡固部用于与所述第一侧板安装。

本发明的某些实施例中，所述第一卡固部的内侧与所述试验箱的侧面之间构成供所述第一侧板插入的区域。

本发明的某些实施例中，实验设备包括数采仪，所述数采仪用于收集所述轴向力传感器、所述水分温度传感器和所述位移传感器的数据。

本发明提供一种人工冻结水分迁移模型的实验方法，将配好含水率的土样分层加入试验箱，分层压实，每次压实的层厚等于相邻两层第一插孔的层高，每压实一层土样，插入水分温度传感器，将第一冷浴板设置在土样上，加载装置向第一冷浴板施力，冷浴机向各温控溶液通道输入温控溶液，收集各测点温度、含水量数据，第一冷浴板的位移数据和轴向力数据。

本发明的实施例至少具有以下有益效果：通过向第一冷浴板和各第二冷浴板输送温控溶液，控制温控溶液的温度，以模拟复杂温度边界条件，第一冷浴板向土样施加压力，以获得土样应力位移变化的数据。本发明可广泛应用于土样检测技术领域。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：